一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法

摘要

本发明公开了一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法，包括以下步骤：1)首先配制预混液；2)然后向预混液中加入陶瓷粉体进行球磨，形成悬浮体料浆；3)待悬浮体料浆稳定后，分别加入引发剂和催化剂，卸磨后加入除泡剂，搅拌均匀；4)接着通过挤压成型装置将处理后的料浆浇注到模具中；5)待坯体达到脱模强度后，将脱出的坯体浸泡冷却至室温后取出坯体，用粒度为600的砂纸磨，形成氧化铝陶瓷衬盘修整环。本发明简化了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造工艺过程，改变了传统的高强度下机械加工的方式，能实现流水线生产，降低了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造成本，同时提高了氧化铝陶瓷衬盘修整环的质量和性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷材料是应用较为广泛，其生产的关键技术是高质量坯体的成型。目前国内外工业生产大多采用轧膜法、热压铸法和有机料浆流延法等方法制备，普遍存在设备投资大、原料成本高和环境污染大的问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法的技术方案，该方法简化了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造工艺过程，改变了传统的高强度下机械加工的方式，能实现流水线生产，降低了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造成本，同时提高了氧化铝陶瓷衬盘修整环的质量和性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)首先将研磨体放入研磨罐中，按照配方量取一定量的水、分散剂和交联剂，其中水、分散剂和交联剂的质量比为5:0.8:0.2，称取有机单体、分散剂和交联剂，在研磨罐中配制成预混液，并用氨水和盐酸调PH值在8.0～9.5之间；

2)然后向预混液中加入称量好的陶瓷粉体，加入后，盖好罐体，装好行星磨进行球磨，球磨时间为40～50min，形成悬浮体料浆；

3)待悬浮体料浆稳定后，分别加入引发剂和催化剂，各自球磨15～20min，使其均匀分散开，10min后卸磨，加入除泡剂，搅拌均匀；

4)接着通过挤压成型装置将处理后的料浆浇注到模具中，控制温度在65～80℃,进行聚合成型，模具固定在旋转机构上，当挤压成型模具浇注完成后，通过旋转机构旋转15°～30°，使模具进入脱模工位，而下一模具进入浇注工位，实现脱模与浇注同时进行；

5)待坯体达到脱模强度后，将脱出的坯体浸泡在水中10～20min，冷却至室温后取出坯体，用粒度为600的砂纸磨，形成氧化铝陶瓷衬盘修整环。

进一步，步骤1)中的有机单体占陶瓷粉体的质量分数为4.2～4.8％，分散剂占陶瓷粉体的0.43～0.50％，交联剂为有机单体的5.1～5.5％。

进一步，步骤1)中的分散剂为聚丙烯酸钠，交联剂为亚甲基双丙烯酸胺、聚丙烯酸酯、环氧树脂中的一种，有机单体为丙烯酰胺，体系粘度随着分散剂加入量的增大而减小，随着分散剂的加入量增大，颗粒表面对聚电解质的吸附量逐渐达到饱和，静电位阻机制使颗粒间排斥能提高，达到越来越好的分散性和悬浮稳定性，当分散剂量小于固相含量的0.4wt％时，粘度随着分散剂加入量的增加而显著降低。

进一步，步骤3)中的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种，催化剂为四甲基乙二胺，随着引发剂的增加，引发速度加快，聚合反应的时间缩短，其作用是形成初级自由基，促进单体分子形成单体自由基，引发聚合反应，当引发剂用量较大时，在料浆中选出的初级自由基浓度较大，引发速率较大，得到的坯体强度较低，破坏时呈颗粒状破碎，若引发剂用量过小，料浆的聚合反应会进行地相当缓慢，降低成型效率，使用催化剂后，料浆可以在短时间内完成聚合反应，当催化剂用量较多时，则凝固时间太快，亦不利于料浆浇注和搅拌等中间环节的操作。

进一步，步骤4)中的挤压成型装置包括挤压成型机构、立柱和脱模机构，立柱的底端固定连接有底板，立柱的侧面上设置有悬挂板，悬挂板的侧面上设置有导轨，导轨上滑动连接有升降块，挤压成型机构固定连接在升降块上，悬挂板的侧壁上通过限位片连接限位机构，悬挂板上设置有L形支撑架，L形支撑架位于升降板的下方，L形支撑架通过定位板连接脱模机构，挤压成型机构可以在升降块的作用下沿着导轨上下移动，便于对挤压成型机构的高度位置进行调整，满足对不同尺寸大小的氧化铝陶瓷衬盘修整环进行制造加工，限位机构可以将限位片进行定位，防止升降块在上下移动过程中发生移动，进而影响浇注的精度，脱模机构可以将成型后的模型顶出，便于拿取。

进一步，挤压成型机构包括第一支撑板、第二支撑板、套筒、衔接管和压铸头，第一支撑板位于第二支撑板的上方，且均固定连接在升降板上，第一支撑板的顶端通过送料管连接外部储料箱，第一支撑板与第二支撑板之间设置有平衡板，平衡板通过定位杆连接在第二支撑板上，平衡板与第一支撑板之间设置有衔接管，套筒固定连接在第二支撑板的底面上，套筒与衔接管连通，套筒的底端设置有压铸头，通过第一支撑板和第二支撑板的设计，可以提高挤压成型机构整体的连接强度和稳定性，平衡板和定位杆可以使套筒和衔接管保持竖直向下，提高压铸头的浇注精度，送料管将储料箱内的料浆通过衔接管和套筒输送至压铸头，简化了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造工艺。

进一步，限位机构包括限位板，限位板的上下两侧均通过安装块固定连接在悬挂板上，限位板上设置有限位槽，限位片移动连接在限位槽内，限位板上设置有紧固螺钉，限位板可以对限位片进行限位，防止升降板在上下移动过程中发生晃动，紧固螺钉提高了升降板连接的稳定性。

进一步，脱模机构包括液压缸、活塞杆和脱模头，液压缸固定连接在定位板的底面上，活塞杆移动连接在液压缸的下方，活塞杆通过固定管连接L形连接管，固定管与L形连接管之间设置有第一伸缩管，脱模头位于L形连接管的上方，L形连接管通过第二伸缩管连接脱模头，通过液压缸带动活塞杆上下移动，进而通过L形连接管带动脱模头上下移动，便于模具内的坯体快速脱模，提高了氧化铝陶瓷衬盘修整环的加工效率。

进一步，步骤4)中的旋转机构包括转盘和伺服电机，转盘转动连接在伺服电机上，模具均匀分布在转盘的顶面上，旋转机构可以实现氧化铝陶瓷衬盘修整环的流水线生产。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、该发明方法简化了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造工艺过程，改变了传统的高强度下机械加工的方式，能实现流水线生产，降低了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造成本；

2、该发明方法生产的氧化铝陶瓷衬盘修整环质量高，大大提高了其性能；

3、该发明中的挤压成型装置不仅能满足对不同尺寸大小的氧化铝陶瓷衬盘修整环进行制造加工，增大了其工作范围，而且加工精度高，浇注和脱模速度快，缩短了制造周期，提高了经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法中挤压成型装置和旋转机构的连接示意图；

图2为本发明中脱模机构的结构示意图；

图3为图1中Ⅰ处的局部方法图。

图中：1-立柱；2-底板；3-转盘；4-模具；5-悬挂板；6-升降块；7-导轨；8-第一支撑板；9-第二支撑板；10-平衡板；11-送料管；12-衔接管；13-套筒；14-压铸头；15-L形支撑架；16-定位板；17-脱模机构；18-定位杆；19-液压缸；20-活塞杆；21-L形连接管；22-固定管；23-第一伸缩管；24-第二伸缩管；25-脱模头；26-限位板；27-安装块；28-限位片；29-限位槽；30-紧固螺钉。

具体实施方式

本发明一种凝胶成型超高纯度氧化铝陶瓷衬盘修整环的制备方法，包括以下步骤：

1)首先将研磨体放入研磨罐中，按照配方量取一定量的水、分散剂和交联剂，其中水、分散剂和交联剂的质量比为5:0.8:0.2，称取有机单体、分散剂和交联剂，在研磨罐中配制成预混液，并用氨水和盐酸调PH值在8.0～9.5之间，有机单体占陶瓷粉体的质量分数为4.2～4.8％，分散剂占陶瓷粉体的0.43～0.50％，交联剂为有机单体的5.1～5.5％，分散剂为聚丙烯酸钠，交联剂为亚甲基双丙烯酸胺、聚丙烯酸酯、环氧树脂中的一种，有机单体为丙烯酰胺，体系粘度随着分散剂加入量的增大而减小，随着分散剂的加入量增大，颗粒表面对聚电解质的吸附量逐渐达到饱和，静电位阻机制使颗粒间排斥能提高，达到越来越好的分散性和悬浮稳定性，当分散剂量小于固相含量的0.4wt％时，粘度随着分散剂加入量的增加而显著降低；

2)然后向预混液中加入称量好的陶瓷粉体，加入后，盖好罐体，装好行星磨进行球磨，球磨时间为40～50min，形成悬浮体料浆；

3)待悬浮体料浆稳定后，分别加入引发剂和催化剂，各自球磨15～20min，使其均匀分散开，10min后卸磨，加入除泡剂，搅拌均匀，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种，催化剂为四甲基乙二胺，随着引发剂的增加，引发速度加快，聚合反应的时间缩短，其作用是形成初级自由基，促进单体分子形成单体自由基，引发聚合反应，当引发剂用量较大时，在料浆中选出的初级自由基浓度较大，引发速率较大，得到的坯体强度较低，破坏时呈颗粒状破碎，若引发剂用量过小，料浆的聚合反应会进行地相当缓慢，降低成型效率，使用催化剂后，料浆可以在短时间内完成聚合反应，当催化剂用量较多时，则凝固时间太快，亦不利于料浆浇注和搅拌等中间环节的操作；

4)接着通过挤压成型装置将处理后的料浆浇注到模具4中，控制温度在65～80℃,进行聚合成型，模具4固定在旋转机构上，当挤压成型模具4浇注完成后，通过旋转机构旋转15°～30°，使模具4进入脱模工位，而下一模具4进入浇注工位，实现脱模与浇注同时进行；

如图1至图3所示，挤压成型装置包括挤压成型机构、立柱1和脱模机构17，立柱1的底端固定连接有底板2，立柱1的侧面上设置有悬挂板5，悬挂板5的侧面上设置有导轨7，导轨7上滑动连接有升降块6，挤压成型机构固定连接在升降块6上，悬挂板5的侧壁上通过限位片28连接限位机构，悬挂板5上设置有L形支撑架15，L形支撑架15位于升降板的下方，L形支撑架15通过定位板16连接脱模机构17，挤压成型机构可以在升降块6的作用下沿着导轨7上下移动，便于对挤压成型机构的高度位置进行调整，满足对不同尺寸大小的氧化铝陶瓷衬盘修整环进行制造加工，限位机构可以将限位片28进行定位，防止升降块6在上下移动过程中发生移动，进而影响浇注的精度，脱模机构17可以将成型后的模型顶出，便于拿取。

挤压成型机构包括第一支撑板8、第二支撑板9、套筒13、衔接管12和压铸头14，第一支撑板8位于第二支撑板9的上方，且均固定连接在升降板上，第一支撑板8的顶端通过送料管11连接外部储料箱，第一支撑板8与第二支撑板9之间设置有平衡板10，平衡板10通过定位杆18连接在第二支撑板9上，平衡板10与第一支撑板8之间设置有衔接管12，套筒13固定连接在第二支撑板9的底面上，套筒13与衔接管12连通，套筒13的底端设置有压铸头14，通过第一支撑板8和第二支撑板9的设计，可以提高挤压成型机构整体的连接强度和稳定性，平衡板10和定位杆18可以使套筒13和衔接管12保持竖直向下，提高压铸头14的浇注精度，送料管11将储料箱内的料浆通过衔接管12和套筒13输送至压铸头14，简化了氧化铝陶瓷衬盘修整环的制造工艺。

限位机构包括限位板26，限位板26的上下两侧均通过安装块27固定连接在悬挂板5上，限位板26上设置有限位槽29，限位片28移动连接在限位槽29内，限位板26上设置有紧固螺钉30，限位板26可以对限位片28进行限位，防止升降板在上下移动过程中发生晃动，紧固螺钉30提高了升降板连接的稳定性。

脱模机构17包括液压缸19、活塞杆20和脱模头25，液压缸19固定连接在定位板16的底面上，活塞杆20移动连接在液压缸19的下方，活塞杆20通过固定管22连接L形连接管21，固定管22与L形连接管21之间设置有第一伸缩管23，脱模头25位于L形连接管21的上方，L形连接管21通过第二伸缩管24连接脱模头25，通过液压缸19带动活塞杆20上下移动，进而通过L形连接管21带动脱模头25上下移动，便于模具4内的坯体快速脱模，提高了氧化铝陶瓷衬盘修整环的加工效率。

旋转机构包括转盘3和伺服电机，转盘3转动连接在伺服电机上，模具4均匀分布在转盘3的顶面上，旋转机构可以实现氧化铝陶瓷衬盘修整环的流水线生产。

5)待坯体达到脱模强度后，将脱出的坯体浸泡在水中10～20min，冷却至室温后取出坯体，用粒度为600的砂纸磨，形成氧化铝陶瓷衬盘修整环。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。